Physique des semi-conducteurs: statistiques d'occupation et remplissage de bande

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Description

Cette séance de cours explore les concepts de statistiques d'occupation et de remplissage de bande dans les semi-conducteurs, couvrant les cas intrinsèques et dopés, y compris les scénarios dégénérés et non dégénérés. Il explore la condition de neutralité, en suivant l'évolution de la concentration en porteurs libres avec la température. L'impact d'un champ électrique modéré sur les propriétés de transport gratuit est également discuté, en mettant l'accent sur la distribution Maxwell-Boltzmann et le concept de mobilité à partir du modèle Drude.

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Séances de cours associées (96)

Concepts associés (86)

Semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.

Composant semi-conducteur

vignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.

Dopage (semi-conducteur)

Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.

Loi de distribution des vitesses de Maxwell

En théorie cinétique des gaz, la loi de distribution de vitesses de Maxwell quantifie la répartition statistique des vitesses des particules dans un gaz homogène à l'équilibre thermodynamique. Les vecteurs vitesse des particules suivent une loi normale. Cette loi a été établie par James Clerk Maxwell en 1860 et confirmée ultérieurement par Ludwig Boltzmann à partir de bases physiques qui fondent la physique statistique en 1872 et 1877.

Metal–semiconductor junction

In solid-state physics, a metal–semiconductor (M–S) junction is a type of electrical junction in which a metal comes in close contact with a semiconductor material. It is the oldest practical semiconductor device. M–S junctions can either be rectifying or non-rectifying. The rectifying metal–semiconductor junction forms a Schottky barrier, making a device known as a Schottky diode, while the non-rectifying junction is called an ohmic contact.